《Insects》:House Cricket (Acheta domesticus) as a Promising Functional Ingredient: A Synoptical Review on Nutritional Value, Technological Properties and Sustainability Perspectives
编辑推荐:
家蟋蟀(Acheta domesticus)是欧盟新食品框架(Novel Food Framework)下授权的食用昆虫物种之一,研究人员正越来越多地将其作为食品成分进行探索。本综述综合了当前关于其营养成分、技术功能特性(techno-functional p
家蟋蟀(Acheta domesticus)是欧盟新食品框架(Novel Food Framework)下授权的食用昆虫物种之一,研究人员正越来越多地将其作为食品成分进行探索。本综述综合了当前关于其营养成分、技术功能特性(techno-functional properties)、安全性(safety)、可持续性(sustainability)及人类消费应用潜力的证据。A. domesticus粉末是一种营养密集的成分,报告蛋白质含量范围为57.4至76.19 g/100 g干物质,同时具有相关的氨基酸谱、不饱和脂质组分、几丁质(chitin)相关的纤维以及特定的矿物质和维生素。其技术功能特性,包括约175%的吸水能力(water absorption capacity)、约140%的吸油能力(oil absorption capacity)和约77.7%的乳化能力(emulsifying capacity),支持其在烘焙产品、零食、意面、肉类类似物(meat analogs)和蛋白质强化食品(protein-enriched foods)中的应用。从可持续性角度来看,报告的饲料转化率(feed conversion ratio, FCR)约为1.5–1.9,加上受控的室内养殖,增强了其与可规模化生产的相关性,尽管结果取决于底物选择、能源投入、生产规模和加工条件。安全问题,特别是致敏性(allergenicity)、交叉反应性(cross-reactivity)、微生物控制(microbial control)和污染物监测(contaminant monitoring),仍然是工业应用的核心。总体而言,A. domesticus粉末已经出现,应被视为一种营养丰富、技术多样且前景广阔的功能性成分(functional ingredient),用于可持续食品创新。
论文主体部分围绕家蟋蟀(Acheta domesticus)作为功能性成分的潜力展开,系统总结了其营养价值、技术特性、安全性和可持续性。以下按原文小标题依次总结:
**1. Introduction**
本部分指出,对营养丰富且可持续食品成分的需求推动了食用昆虫(edible insects)的研究,其中A. domesticus因已商业化养殖、可加工成粉末且获欧盟新型食品(Novel Food)授权而备受关注。其蛋白质含量高(57.4–76.19 g/100 g干物质),含不饱和脂质、几丁质(chitin)相关纤维及矿物质和维生素,适用于烘焙产品、零食、意面、肉类类似物和蛋白质强化食品。该虫种在可食用昆虫中具有独特优势,结合了监管认可、商业化养殖、营养密度和技术适用性。本综述旨在综合其营养、技术功能(techno-functional)、安全性和可持续性证据,并评估功能性和生物活性效应的支持证据,识别变异来源,指出工业应用的挑战和未来研究需求。
**2. Methodology**
本综述采用结构化文献检索策略,在Scopus、Web of Science和PubMed等数据库中使用关键词组合(如“Acheta domesticus”、“cricket powder”、“techno-functional properties”等)检索2002年至2026年2月的文献,并通过追溯关键文献和欧盟法律文本补充。初始检索获得300余条记录,经筛选后保留约97篇出版物和官方来源。纳入标准包括报告A. domesticus作为人类食品成分的营养、加工、技术功能、安全、可持续性、消费者接受度或食品应用数据的研究,排除仅关注动物饲料或非食品用途的研究。数据以定性方式综合为指示性范围,并注意单位一致性和可比性问题。
**3. Regulations**
欧盟根据新型食品法规(EU)2015/2283对食用昆虫进行上市前授权,同时需遵守一般食品卫生和标签要求。针对A. domesticus,有两项具体授权法规:实施法规(EU)2022/188授权冷冻、干燥和粉末形式,以及实施法规(EU)2023/5授权部分脱脂粉末。两项法规要求标签上标明致敏性信息,因蟋蟀蛋白与甲壳类、软体动物和尘螨存在交叉反应性(cross-reactivity)。欧洲以外,监管方式差异较大,如泰国制定昆虫养殖标准,新加坡采用许可物种清单,许多市场仍缺乏昆虫特定规定,造成监管不确定性。总体而言,A. domesticus在欧盟的监管状态较多数食用昆虫更先进,但分析方法标准化和标签实践协调仍需加强。
**4. Biology, Nutritional Profile, Technological Properties and Bioactive Potential**
**4.1. Biology and Production Considerations**
A. domesticus为半变态昆虫,经过卵、若虫和成虫阶段,在30°C下约45天完成发育,全周期约57–60天。收获阶段影响成分,特别是蛋白质、脂质和几丁质含量。养殖条件通常为30±2°C和50–60%相对湿度,温度和湿度影响生长率和饲料转化率。种群密度临界,过高会增加应激、同类相食和疾病传播。底物选择是决定生产效率和营养成分的关键因素,在欧盟需符合饲料卫生法规,限制使用某些废弃物。底物选择涉及营养一致性、安全性和可持续性之间的权衡。杀灭和初加工影响微生物减少、酶活性、脂质氧化和蛋白质功能,常用方法包括热烫(100°C短时)、冷冻(?20°C)和冷冻干燥,但各方法在安全、营养保留和能耗间存在权衡。饲料效率(feed conversion ratio, FCR)约1.5–1.9,取决于底物和环境条件。遗传变异影响生长和成分一致性,Acheta domesticus densovirus(AdDV)是重要病原体,需通过健康监测和密度控制来管理。
**4.2. Nutritional Values**
A. domesticus粉末营养密集,蛋白质为主要宏量营养素(57.4–76.19 g/100 g干物质),脂肪含量变化较大(8.9–31.28 g/100 g干物质),碳水化合物和纤维含量也因底物和处理方法而异。矿物质方面,磷、钾、镁、钙、铁和锌含量丰富,但不同研究间差异显著,受养殖条件和饲料组成影响。维生素方面,存在B族维生素(如核黄素、烟酸、泛酸)、维生素E和胆碱,但样本状态(干湿基)和分析方法影响明显,当前数据不足以定义稳定维生素谱。总体而言,营养组成需结合饲料、收获阶段、加工方法和分析基体来报告,以提高可比性。
**4.3. Bioactive Potential**
生物活性潜力主要基于临床前证据。A. domesticus蛋白水解物在体外显示血管紧张素转化酶(ACE)抑制活性和抗氧化作用,动物模型中与降低血压、改善血管功能和减少氧化应激标志物相关。肠道健康证据包括人体干预研究中蟋蟀消费增加双歧杆菌(Bifidobacterium animalis)丰度并降低循环TNF-α,但效果取决于剂量、基质和个体微生物群。酚类化合物(如p-香豆酸、阿魏酸、槲皮素等)被检测到,但浓度低且可能来自植物底物。目前证据支持A. domesticus作为蛋白衍生和肠道相关生物活性潜力的来源,但需更强的人体试验验证。
**4.4. Techno-Functional Properties, Quality and Food Applications**
技术功能特性包括吸水能力(约175%)、吸油能力(约140%)、蛋白质溶解度、乳化能力(约77.7%)和起泡能力,这些参数影响面团水合、口感、脂肪保留和结构稳定性。报告值因成分、粒径、蛋白质结构、脂质含量、干燥方法和脱脂处理而异,因此作为配方基准而非固定标准。物理化学和微生物质量方面,低水分和低水分活度支持货架稳定性,但脂质氧化是主要质量限制,因不饱和脂肪酸在储存中产生异味,需控制氧气暴露和储存温度。微生物质量方面,生蟋蟀总需氧菌和肠杆菌科(Enterobacteriaceae)计数可达10
7–10
8 CFU/g,热烫和干燥可显著降低菌落数,但需验证致病菌缺失。食品应用中,A. domesticus粉末已用于烘焙产品、意面、肉乳化产品、牛肉饼、短面包饼干、无麸质棒和巧克力曲奇,主要目标是增加蛋白质含量或部分替代常规成分。中等添加水平可改善营养密度并保持可接受品质,但高添加量会加深颜色、改变风味和质地。成功应用取决于控制粒径、脂质氧化、风味、颜色和添加水平。
**5. Sustainable Utilization of Acheta domesticus: Safety, Scalability and Consumer Acceptance**
功能性食品(functional food)通常指提供基本营养以外益处的食品,但A. domesticus粉末当前主要作为营养密集和技术多变的成分,而非临床验证的功能性食品。其营养功能依赖于饲料、收获阶段、加工条件等,因此应视为一系列成分格式而非单一类别。技术功能价值支持其在多种食品基质中的应用,但性能取决于粉末组成和配方条件。生物活性效应(如抗氧化、ACE抑制和肠道健康)仍处于临床前或有限人体研究阶段,健康声明需谨慎。安全性是转化的前提,欧盟评估认为在拟定使用条件下安全,但致敏性(与甲壳类和尘螨交叉反应)需标签警示,微生物和化学安全性需全链条控制。可扩展性和可持续性受底物选择、能耗、加工效率等影响,标准化饲料可能提高一致性但降低可持续性优势,而副产品可改善循环性但需追溯性。消费者接受度方面,将昆虫以非可见形式(如粉末)融入熟悉食品(如面包、意面、饼干)时接受度较高,中等添加水平可改善营养值并保持感官特性,成功商业化需感官优化、脂质氧化控制、过敏原沟通和消费者教育。总体而言,A. domesticus粉末当前最强的功能性在于营养密度和技术性能的融合,生物活性效应需进一步验证,主要挑战是标准化养殖、加工和配方条件以实现可重复性能。
**6. Conclusions**
A. domesticus是前景广阔的功能性食品成分,结合了营养密度、技术功能性能、监管认可和实际应用性。其蛋白质含量高(57.4–76.19 g/100 g干物质),含脂质、几丁质纤维、矿物质和维生素,水油吸收和乳化能力支持其在烘焙产品、零食、意面、肉类类似物和蛋白质强化食品中的应用。与多数食用昆虫相比,A. domesticus因欧盟新型食品授权、受控室内养殖和粉末化应用而具有更现实的近期食品创新路径。主要挑战不再是潜力问题,而是如何标准化和控制生产加工系统。未来需关注统一分析方法、标准化养殖和加工协议、过敏原和微生物控制、氧化管理、感官优化及更强的人体功效证据。总体而言,A. domesticus是功能性且可持续食品创新中最有前景的食用昆虫成分之一。